Une première depuis une décennie : des chercheurs créent une nouvelle liaison chimique

Prédite il y a près d’un siècle par un célèbre chimiste et physicien américain, une liaison covalente n’impliquant qu’un seul électron a finalement pu être créée par une équipe japonaise.

Une liaison covalente prédite il y a près d’un siècle

Jusqu’à récemment, toutes les liaisons covalentes observées, résultant de la mise en commun d’électrons provenant de deux atomes, impliquaient deux, quatre, six ou huit de ces particules fondamentales. Si Linus Pauling avait théorisé dès 1931 la possibilité qu’un tel lien puisse reposer sur un seul électron « partagé », celui-ci n’avait encore jamais été confirmé expérimentalement.

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Grâce aux travaux de Takuya Shimajiri, de l’université de Tokyo, et de ses collègues, c’est désormais chose faite.

Détaillée dans la revue Nature, l’approche a impliqué une réaction chimique pour retirer un électron d’une liaison covalente entre deux atomes de carbone. Dans ce cas, les chercheurs se sont tournés vers un grand hydrocarbure, composé d’atomes de carbone présentant des liaisons exceptionnellement longues, qui rendaient le remplacement de la particule retirée par un électron provenant d’une autre partie de la molécule « énergétiquement coûteux ».

It’s not every day that chemists create a new kind of chemical bond: they've created a covalent bond that uses a single electron almost a century after it was first proposed. https://t.co/Iltz2XFXLf

— New Scientist (@newscientist) October 6, 2024

Selon Shimajiri, les expériences antérieures ayant tenté une telle soustraction s’étaient soldées par des liaisons faibles, se rompant trop rapidement pour permettre une analyse chimique poussée. D’une stabilité inédite, la liaison covalente à un électron créée par son équipe a pu être étudiée grâce à différents types de lumière, et confirmée en se basant sur les schémas d’absorption des rayons X.

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Tour de force

« Il n’est pas fréquent d’identifier un tout nouveau type de liaison chimique », rappelle Henry Rzepa de l’Imperial College de Londres. « La molécule comptant 278 électrons au total, retirer le bon électron et empêcher tous les autres de le remplacer immédiatement constituait un véritable défi. »

Si cette découverte majeure pourrait conduire à la création de toutes nouvelles familles de molécules, Shimajiri et ses collègues prévoient de continuer à sonder les limites de ce type de liaison, et d’en identifier de nouvelles.

L’an passé, des chercheurs américains avaient observé pour la première fois en laboratoire une intrigante « superchimie quantique ».

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